Physik : Wer soll das bezahlen?

5,5 Milliarden kostet einem neuen Bericht zufolge der modernste Teilchenbeschleuniger der Welt. Deutsche Physiker würden ihn gerne nahe Hamburg aufbauen.

Eigentlich haben Physiker immer nur Probleme. Zumindest, wenn sie versuchen die Welt zu verstehen. Sie begreifen die scheinbar einfachsten Fragen nicht: Wieso haben Dinge ein Gewicht? Gibt es wirklich nur drei Dimensionen? Oder vielleicht zig weitere, die wir bloß nicht wahrnehmen? Was ist die mysteriöse, dunkle Materie, aus der offenbar 80 Prozent der Masse in unserem Universums bestehen, die aber noch kein Mensch gesehen hat? Und könnten vielleicht doppelt so viele Typen von Elementarteilchen existieren wie man bisher glaubt? Um die grundlegendsten Fragen des Universums zu beantworten, hat sich bei den Physikern eine High-Tech-Version der Vogel Strauß-Methode eingebürgert: Sie verbuddeln sich in der Erde. In viele Kilometer großen unterirdischen Beschleunigermaschinen schießen sie kleinste Elementarteilchen mit gewaltigen Energien aufeinander. Aus den Fragmenten des Crashs und den neuen Elementarteilchen, die dabei entstehen, versuchen sie ihre Theorien der Welt abzuleiten.

Jetzt hat der weltweite Zusammenschluss der Teilchenphysiker in Peking erstmals einen technischen Bericht seines neuesten Mammut-Projektes vorgelegt: Der Linearbeschleuniger ILC (International Linear Collider) soll jede bisherige Maschine an Ausmaß übertreffen. Auf einer schnurgeraden Strecke von 31 Kilometern soll er Elektronen und ihre Antiteilchen, die Positronen, zu neuen Rekordgeschwindigkeiten jagen, mit denen sie schließlich aufeinanderprallen und in einem tonnenschweren Detektor von der Größe eines dreistöckigen Hauses ein ganzes Feuerwerk exotischer Partikel erzeugen. Erstmals schätzen die Forscher in ihrem Bericht auch die Kosten des seit langem geplanten Projekts: 5,5 Milliarden Euro. Damit haben die Physiker ganz bewusst ihr wohl größtes Problem öffentlich zur Diskussion gestellt: Wer soll das bezahlen?

„Einer muss vorpreschen“, sagt Rolf-Dieter Heuer, Direktor für Teilchenphysik am Hamburger Forschungszentrum DESY. Was er nicht offen sagt: Die Hamburger träumen davon, das Prestigeprojekt an der Elbe zu verwirklichen. Dabei ist das ein offenes Geheimnis. Schon vor Jahren gab es am DESY Pläne für einen Beschleuniger namens TESLA, der von Hamburg-Bahrenfeld über Ellerhoop bis hinaus ins 31 Kilometer entfernte Westerhorn in Schleswig-Holstein reichen sollte. Doch die Bundesregierung setzte den Teilchenträumen ein jähes Ende, trotz einer positiven Empfehlung des Wissenschaftsrates. TESLA, so hieß es seitens des Forschungsministeriums 2003, solle als internationales Gemeinschaftsprojekt gebaut werden. Jetzt heißt TESLA nicht mehr TESLA, sondern ILC. So würde das offiziell natürlich kein deutscher Teilchenphysiker sagen. Auch nicht, dass die neuen ILC-Pläne nur Weiterentwicklungen der alten DESY-Entwürfe sind. Doch die Technik, die nun im neuen ILC-Bericht beschrieben wird, ist der von TESLA zum verwechseln ähnlich – in großen Teilen sogar identisch.

Vor allem die Herzstücke der Anlage wurden in Deutschland erdacht: Supraleitende Kammern aus hochreinem Niob-Metall, in denen Strom ohne Widerstand fließt. Sie beschleunigen die durchfliegenden Elektronen und Positronen, indem sie im Bruchteil von Sekunden elektrische Felder in den Kammern umpolen, die die Teilchen entweder anziehen oder abstoßen. Dabei müssen Spannungsunterschiede von 30 Millionen Volt pro Meter beherrscht werden. Die hochgenau geschliffenen Bauteile lassen sich nur in staubfreien Reinräumen montieren und müssen im Betrieb ständig durch flüssiges Helium bis fast auf den absoluten Temperatur-Nullpunkt gekühlt werden. Vor wenigen Jahren hielten viele diesen Ansatz noch für reichlich visionär. Doch am DESY gibt es diese Technologie bereits. In einer mehrere Hundert Meter großen Testanlage hat man sie aufgebaut, getestet und in Betrieb genommen. Das verschafft Hamburg einen technologischen Vorsprung vor allen anderen Standorten für den neuen Beschleuniger. Ein schlechte Wahl wäre die Elbmetropole also auch heute nicht.

Das Bundesforschungsministerium (BMBF) beeindruckt das wenig. „Deutschland wird sich aller Voraussicht nach nicht als ILC-Standort bewerben“, sagt Beatrix Vierkorn-Rudolph, die im BMBF für Großgeräte, Energie und Grundlagenforschung zuständig ist. Sie bezweifelt, dass sich jetzt schon sagen ließe, ob die Grundlagenforschung den teuren ILC überhaupt braucht. In der weltweiten Gemeinschaft der Grundlagenphysiker ist das allerdings unbestritten. Viel verspricht man sich vor allem von den einmalig hohen Energien beim Teilchen-Crash: 500 Giga-Elektronenvolt (GeV). Wollte man Elektron und Positron mit herkömmlichen Batterien so stark beschleunigen, bräuchte man dazu mehr als 300 Milliarden Stück.

Zwar wird der neue Ringbeschleuniger LHC am weltweiten Teilchen-Mekka CERN in Genf ab Herbst dieses Jahres höhere Energien erreichen. Doch dort schießt man Protonen aufeinander, die tausendmal schwerer sind als Elektron und Positron. Das hat Nachteile: Protonen bestehen wiederum aus kleineren Teilchen, den Quarks. Im Augenblick des Aufpralls entsteht darum ein wildes Durcheinander aus mehreren Quarks, ihren Kraftfeldern und unzähligen spontan erzeugten Teilchen, das sich nur begrenzt im Detail untersuchen lässt. Darum soll der LHC durch einen mächtigen Linearbeschleuniger ergänzt werden, der elementare Teilchen aufeinander schießt, die sich nicht weiter teilen lassen, so wie Elektron und Positron. Während der LHC mit roher Gewalt das Tor zu einer neuen Welt der Physik aufstößt, soll der ILC wie ein feines Spezialwerkzeug die Einzelheiten des erhofften Wunderlands erkunden. Solle das Weltbild nicht vage bleibe, führte an einem solchen Linearbeschleuniger kein Weg vorbei, sagen die Teilchenforscher.

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